Astronomi koriste podatke Svemirskog teleskopa James Webb (JWST) kako bi otkrili neobične planete i procese u svemiru. Najnovije istraživanje objavljeno na otvorenom serveru arXiv donosi otkriće koje proturječi dosadašnjim modelima. Znanstveni tim je pomoću JWST-a proučavao egzoplanet oko milisekundnog pulsara i utvrdio da je njegova atmosfera sastavljena gotovo isključivo od čistog ugljika.
Egzoplanet je pronađen u sustavu pulsara PSR J2322-2650, koji pripada tzv. sustavima “Black Widow”. Takvi pulsari proizvode snažne izboje energije tako da izvlače materijal iz obližnje zvijezde. U ovom slučaju, izvorni zvjezdani pratitelj degradiran je do objekta nalik “vrućem Jupiteru”, koji sada kruži oko neutronske zvijezde svakih 7,8 sati.
Uobičajeni proces formiranja u takvim sustavima odvija se u dva koraka. Najprije pulsar izvlači materijal iz pratitelja, a zatim ga bombardira visokoenergetskim gama zračenjem, pri čemu vanjski slojevi zvijezde nestaju. Rezultat je planet veličine Jupitera koji se sastoji ponajviše od helija.
Planet s neočekivanom atmosferom
Egzoplanet PSR J2322-2650b u osnovnim se karakteristikama uklapa u takvu sliku: masivan je poput Jupitera i ima gustoću koja bi upućivala na prevladavajući helij. Međutim, podaci JWST-a otkrivaju nešto posve drukčije. Spektroskopske analize pokazale su da njegova atmosfera nije helijeva, nego da se sastoji gotovo u potpunosti od elementarnog ugljika, u obliku molekula C₂ i C₃.
Takve molekule obično nalazimo u repovima kometa ili u plamenu na Zemlji, no njihova dominacija u atmosferi planeta potpuno je novo otkriće.
Dnevna i noćna strana planeta
Planet je plimno vezan, što znači da stalno istu stranu okreće prema pulsaru. Na dnevnoj strani temperature prelaze 2000 °C, a kemijski potpisi su jasno izraženi. Nasuprot tome, noćna strana pokazuje gotovo nikakve značajke, što sugerira da bi mogla biti prekrivena slojem čađe ili sličnog materijala bez prepoznatljivih spektralnih obilježja.
Analize su pokazale iznimno neuobičajene omjere elemenata. Odnos ugljika i kisika (C/O) prelazi vrijednost 100, dok je odnos ugljika i dušika (C/N) veći od 10.000. Na Zemlji ti omjeri iznose 0,01 odnosno 40. To znači da planet sadrži golem višak ugljika, što se ne uklapa u postojeće modele nastanka takvih objekata.
Prema dosadašnjim modelima, proces nastanka takvog tijela trebao je ukloniti njegove vanjske slojeve. Ipak, atmosfera bogata ugljikom i dalje je prisutna. Određeni procesi, poput spajanja bijelih patuljaka nastalih od tzv. ‘ugljičnih zvijezda’, mogli bi objasniti takav sastav, no ni oni ne daju odgovor na pitanje kako je nastao tako ekstremno visok C/O omjer.
Teorijska predviđanja
Iako atmosfera planeta ostaje neobjašnjiva, opažene su značajke koje se podudaraju s teorijskim predviđanjima. Računalne simulacije sugerirale su da bi planeti s brzom rotacijom, poput PSR J2322-2650b, trebali imati snažne zapadne vjetrove, za razliku od uobičajenih istočnih na drugim vrućim Jupiterima. Podaci JWST-a to su potvrdili: najtoplija točka planeta pomaknuta je približno 12 stupnjeva zapadno od središta, što predstavlja prvi izravni dokaz ovakvog strujanja.
PSR J2322-2650b po veličini i građi odgovara očekivanjima za ovakve sustave, a cirkulacija njegove atmosfere slaže se s modelima. No sama atmosfera, gotovo u potpunosti sastavljena od ugljika, ostaje nerazjašnjena i ne uklapa se u postojeće teorije.
To otkriće prisiljava znanstvenike da preispitaju sadašnje modele nastanka i evolucije egzoplaneta. U međuvremenu, JWST nastavlja prikupljati podatke i otkrivati anomalije koje bi mogle potaknuti sljedeći veliki pomak u našem razumijevanju svemira.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
